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一、成人計算機教學中使用虛擬機的優勢
虛擬機簡稱VM,是指虛擬的計算機,可以通過軟件展示計算機教學內容,通過創建虛擬平臺,可以使學生體驗真實的網絡環境。虛擬機系統運行在物理計算機上,其具有完整的硬件系統功能,而且可以為學生營造出具有隔離性的計算機環境。虛擬機也被稱為邏輯計算機,其具有模擬仿真等多種特性。虛擬機是以文件的形式存儲于物理計算機中,而且不會占用太多的空間與資源,所以,一臺物理計算機中,可以使用多個虛擬機,這些虛擬機在運行的過程中,具有獨立的操作系統,不會互相干擾,在使用虛擬機時,較為簡便,相當于在物理計算機中打開一個應用程序。虛擬機具有獨立的CPU、顯卡、聲卡、硬盤、光驅等硬件設備,但是這些設備都是用虛擬軟件模擬出來的,所以,在使用虛擬機時,可以對其進行關機或者硬盤格式化處理,這些操作對主機不會有任何影響。虛擬機都具有VM控制塊,可以反映出VM執行狀態以及調度優先級等內容。在計算機教學中使用虛擬機,具有較多優點。首先,虛擬機具有集成性,在一臺PC機中可以使用多臺虛擬機,而且虛擬機可以安裝不同的操作系統,這些虛擬機可以同時運行,對主機硬盤不會產生影響,而且不需要重新開機,不會受到硬盤大小以及性能的影響。虛擬機之間以及虛擬機與主機可以實現通信與資源共享。其次,虛擬機具有移植性,其存在的形式一般為文件,在不同的操作系統中,可以完成互動操作,在使用虛擬機,只需要利用拷貝設備,就可以完成移植工作,可以在不同的計算機中使用,節省了大量的安裝時間。再次,虛擬機具有經濟節省性。使用虛擬機可以解決部分學校資金不足問題,學校在不添置硬件設備的前提下,可以實現一機多用,也可以提高計算機教學的質量,而且還節省了設備維護與更新的費用。最后,虛擬機具有可維護性。虛擬機與主機之間具有一定的隔離性,在使用虛擬機時,不會影響物理計算機的操作系統以及軟硬件,也不會破壞主機硬盤分區以及數據。
1.利用虛擬機進行系統操作類的模擬教學
在有的學校中,計算機實驗室比較少,為了不影響主機工作以及運行的效率,學校會在計算機設備中安裝防毒以及防護軟件,這限制了學生的實際操作能力,也影響了主機硬件分區以及格式化操作,學生在計算機實驗課中,對電腦進行隨意分區,會對計算機硬件造成較大的損壞。使用虛擬機后,學生可以在虛擬的環境中,對計算機系統進行分區以及格式化,這對計算機硬件不會產生任何影響,而且學生也可以在虛擬環境下,進行軟件安裝以及配置操作。在普通的實驗室中,很難提高學生的實際動手能力,教師主要是通過理論講述的方式,使學生學習基礎知識,但是這種教學方式比較抽象,不適合計算機教學,無法使學生掌握計算機技術。而應用虛擬機技術后,可以使學生在實際系統操作的過程中,更好地掌握系統操作要點,在安裝與設施程序時,了解計算機操作的流程。另外,應用虛擬機技術,也可以實現暫停與保存功能,在下一次操作時,可以繼續上次未完成的任務,實現操作的簡便性,解決了不同班級,教學進度不同步的問題。
2.利用虛擬機進行網絡實驗室的模擬實驗教學
在計算機教學中包括多項課程,而網絡課程是其中一項重要的內容,學習這門知識,具有較強的實用性,進入信息時代后,網絡已經成為人們生活中重要的組成部分,學生對這門課程的興趣比較高,而且希望通過學習到的知識,建立網絡并對其進行調試。在傳統的計算機課程中,由于資源與資金有限,無法達到這一要求,而應用虛擬機后,可以幫助學生完成建立虛擬網絡,可以在主機上模擬出多個虛擬機,可以在網絡實驗中進行虛擬實驗,形成虛擬的網絡實驗室,在不增加學校投資經費的前提下,有效提高了教學的質量以及效果。利用虛擬機技術,學生可以在虛擬的計算機環境中,對局域網進行構建與調整,在不影響網絡硬件使用功能的前提下,可以提高實驗的安全性,使用虛擬機,不會使主機遭到病毒攻擊,而且在實際動手的過程中,也提高了學生動手能力。
3.利用虛擬機管理維護計算機硬盤
虛擬機技術虛擬網絡實驗室的體現都是在主機中進行實現的,對于在虛擬網絡技術中進行的格式化、磁盤分區,這些動作不會影響到宿主機,也不會導致硬盤的損壞與數據的丟失,而且軟件更新也更加方便,只需要對虛擬軟件進行相應的更新,整個虛擬網絡就可以更新到最新版本,這樣就可以保證教學的與時俱進,培養出適應時展的計算機人才。虛擬機軟件能夠為實驗提供真實的計算環境,實現用較少的實驗設備完成大量的實驗;便于管理,降低管理成本。傳統的實驗是根據課程需要在一臺計算機的不同分區上安裝多個操作系統來滿足實驗環境的需求,由于實驗的特殊性,不能像公共機房那樣為了方便管理而安裝還原卡,這樣帶來的后果就是系統可能經常崩潰,實驗室管理員需要花大量的時間和精力來維護和恢復系統。采用虛擬機軟件后,上面的問題就可迎刃而解。方法是物理計算機只需要安裝一個Windows操作系統和虛擬機軟件,實驗時根據需要在虛擬機中安裝操作系統來滿足實驗需求,不必擔心系統崩潰而疲于恢復系統。
三、成人計算機教學中虛擬機的拓展使用
虛擬機在計算機教學中除了在以上領域有很大的應用空間以外,在其他領域也有著一定的應用可行性,在此列舉幾例,以供參考。
(1)某些問題需要特定的軟件環境,而這些環境并非所有的計算機都能提供,如果用戶所使用的機器經常更換,每更換一次都在所用的計算機上安裝所需軟件,是一件很煩瑣的事情,有些時候環境也不允許我們安裝,比如需要某種操作系統,我們可以利用虛擬機來解決這一問題,把我們所要解決的問題在虛擬機上解決,在虛擬機上安裝問題所需的軟件,這樣每次更換機器,不管機器是否提供相應的軟件環境,我們只需要在其上運行虛擬機就可以了。
(2)如今許多高校開設有Linux、Unix等操作系統課程,而實驗室計算機基本還是windows操作系統。虛擬機可以完全實現Unix、Linux操作系統的功能,這樣就可以在虛擬機上安裝Unix、Linux操作系統。安裝操作系統過程中,需要動手設置的地方不多,大多時候用戶都在等待計算機自動安裝,在虛擬機里裝操作系統可以使我們“工作”和“安裝”兩不誤,一方面在虛擬機里安裝操作系統,另一方面在本主機繼續我們的工作,只需要在本主機和虛擬機之間切換就可以實現。而且像安裝操作系統這樣的實驗通常需要的時間比較長,但學生上機的時間又有限,虛擬機中的掛起功能可以方便地保留當前狀態,以便下一次繼續實驗。在虛擬機環境下,多個操作系統可以同時運行,人們可以像對待標準的Windows應用程序那樣在多個操作系統之間來回切換,而不需要重新啟動機器。
(3)利用VMware虛擬機可以進行屏幕截圖和視頻捕捉。在授課過程中,某些操作單純用語言可能無法表達清楚,或者由于條件所限,無法現場演示某些操作,對于這種情況,可以利用屏幕截圖功能事先把操作畫面抓取下來,或者直接利用視頻捕捉功能把操作過程全部錄制下來,然后在課堂上使用投影儀播放出來。
(4)目前隨著計算機網絡普及推廣的發展,各種計算機病毒、木馬甚至黑客層出不窮。教師在講解這類問題時,可以先在虛擬機上植入病毒,講解木馬程序的傳播,制定計算機的安全防護措施,達到直觀教學的目的。在成人計算機教學中使用虛擬機教學模式,既可構建出虛擬的平臺,又增加了實踐課程,使學生在實際動手與操作的過程中,更好地掌握了知識難點,這種方式不但經濟節省,還有效提高了教學質量,提高了學生操作能力與解決實際問題的能力。
作者:徐磊 單位:黑龍江省教育學院